Study on the deterioration mechanism of layered rock-salt electrodes using epitaxial thin films; Li(Ni, Co, Mn)O and their Zr-O surface modified electrodes

(Ni, Co, Mn)3元系リチウムイオン電池正極の劣化機構に関する研究; Zr-Oの表面処理の効果について

阿部 真知子*; 射場 英紀*; 鈴木 耕太*; 南嶋 宏映*; 平山 雅章*; 田村 和久   ; 水木 純一郎*; 齋藤 智浩*; 幾原 雄一*; 菅野 了次*

Abe, Machiko*; Iba, Hideki*; Suzuki, Kota*; Minamishima, Hiroaki*; Hirayama, Masaaki*; Tamura, Kazuhisa; Mizuki, Junichiro*; Saito, Tomohiro*; Ikuhara, Yuichi*; Kanno, Ryoji*

Ni, Co, Mn三元系リチウムイオン電池正極材料について、その劣化機構について、電気化学測定、X線・中性子線測定により調べた。実験の結果、Ni, Co, Mn三元系正極は、層状岩塩型構造とスピネル構造で構成されており、充放電を繰り返すと、充放電に関与しないスピネル構造が表面を覆っていくことが分かった。一方で、Zr-Oで表面をコートした材料は劣化しないことが知られており、その原因を調べた結果、層状岩塩型構造が安定に存在し続けていることが分かった。さらに、電極/溶液界面のLi濃度を上昇していることも分かった。

The surface structure of the Li(Ni, Co, Mn)O electrode was studied during charge/discharge process using electrochemical methods and X-ray/Neutron scattering techniques. It was found that during charge/discharge process the coverage of spinel structure increased. The spinel structure has low electrochemical activity and is not involved in Li insertion/extraction. After the surface modification, it was found that the coverage of the spinel structure did not increase. Further, it was also found out that the Li concentration at the electrode/electrolyte interface increased.